La présente invention a pour objet un procédé de transmission d'informations d'un dispositif interrogateur vers des objets portatifs.

Elle trouve une application dans le domaine de la télébillettique, de la grande production, du tri d'objets, du contrôle d'accès, et plus généralement dans les applications ne nécessitant pas les mêmes caractéristiques en termes de portée, de débit binaire, de résistance au bruit ou de respect des normes d'émission radio, selon la phase d'utilisation de l'objet portatif. Ces caractéristiques peuvent changer par exemple entre une phase d'initialisation individuelle à haut débit et des phases d'identification à plus bas débit.

Dans une application privilégiée, les objets portatifs sont des étiquettes radiofréquence.

Un certain nombre de normes sont en cours d'élaboration pour uniformiser la transmission d'informations d'un dispositif interrogateur vers des objets portatifs comme des étiquettes radiofréquence. Ces normes ou projets de normes recommandent, en général, une modulation d'amplitude d'une onde porteuse pendant certains intervalles de temps et un codage en position de ces intervalles. Mais les techniques ainsi définies posent des problèmes, notamment en ce qui concerne le repérage de la position de ces intervalles. Elles présentent également des difficultés lorsque l'étiquette est asynchrone, c'est-à-dire possède son propre oscillateur local, indépendant de la fréquence de l'onde porteuse.

L'invention a justement pour but de remédier à ces inconvénients.

US-A-5 684 871 décrit un tel système de transmision d'informations dont une modulation de fréquence et un codage en position des intervalles est utilisé.

Pour permettre de repérer avec précision la position des intervalles de modulation, que l'on appellera par la suite "impulsions", l'invention préconise la formation d'une première impulsion destinée à constituer une référence et d'une seconde impulsion, dont la position est repérée par rapport à la première, position qui définit l'information transmise. Encore faut-il ne pas courir le risque de confondre, dans le flot d'impulsions qui s'écoule du dispositif interrogateur vers les étiquettes, les premières impulsions et les secondes. A cette fin, l'invention propose de les distinguer en utilisant une modulation d'amplitude ternaire de l'onde porteuse (et non plus binaire), ce qui autorise deux modulations différentes, qui sont affectées respectivement aux deux types impulsions.

De façon plus précise, la présente invention a pour objet un procédé de transmission d'informations d'un dispositif interrogateur vers des objets portatifs, dans lequel la transmission s'effectue par modulation d'amplitude d'une onde porteuse radioélectrique pendant certains intervalles de temps dits "impulsions" et par codage en position de ces impulsions, caractérisé en ce que :

• la modulation d'amplitude est une modulation ternaire mettant en oeuvre un premier niveau d'amplitude, un deuxième niveau inférieur au premier et un troisième niveau supérieur au premier, la modulation faisant passer soit du premier niveau au deuxième et étant dite alors de polarité négative, soit du premier niveau au troisième et étant dite alors de polarité positive,
• le codage en position est obtenu en formant deux impulsions de polarités opposées, la position en question étant celle de la seconde impulsion par rapport à la première.

De préférence, les informations sont groupées en messages comprenant une suite de motifs associés chacun à un symbole d'information. Chaque motif comprend alors une zone temporelle de codage découpée en une pluralité de N unités de temps identiques, de durée T_c au moins égale à la durée des impulsions, la première impulsion étant placée avant cette zone et la seconde étant placée dans l'une quelconque des N unités de temps de la zone.

De préférence encore, le nombre N d'unités de temps est égal à 2^M, où M est un entier, le symbole d'information transmis par chaque motif étant alors un mot binaire de M bits.

Pour relâcher les contraintes sur la valeur de la largeur des impulsions, on peut prévoir un premier temps de garde, de durée égale à un multiple de l'unité de temps T_c, et placé entre la première impulsion et le début de la zone temporelle de codage.

On peut également prévoir un second temps de garde, de durée égale à un multiple de l'unité de temps T_c, et placé après la zone temporelle de codage.

Avec ces temps de garde, le risque d'avoir deux impulsions accolées disparaît, ce qui facilite la détection d'une transition entre une impulsion de polarité positive et une impulsion de polarité négative.

Selon un mode de mise en oeuvre avantageux, on peut prévoir encore un temps d'attente disposé après la zone temporelle de codage: La durée de ce temps d'attente n'est pas prise en compte par l'étiquette, qui attend l'impulsion de début de motif aussi longtemps qu'il le faut. Ce temps d'attente peut être modifié d'un motif à l'autre selon les informations transmises et la distance de transmission. Ce temps d'attente est également utile pour respecter certaines normes car il permet de diminuer la puissance moyenne émise dans les bandes latérales du spectre de transmission qui doit être inférieure au seuil autorisé relativement à la puissance de la porteuse. En jouant sur le temps d'attente, on peut éviter cet inconvénient.

Le temps d'attente peut donc varier en fonction :

• des normes locales d'émission,
• de la structure du dispositif d'interrogation,
• du protocole (ou modalités) de transmission entre le dispositif d'interrogation et les étiquettes,
• de l'application (courte ou longue distance, robustesse au bruit, conformité aux normes, débit binaire).

Comme souvent dans ces techniques, le message peut être organisé en trames, chaque trame comprenant un premier motif appelé "fanion de début de trame", des motifs d'information et un dernier motif appelé "fanion de fin de trame". Selon l'invention, le fanion de début de trame comprend deux impulsions de même polarité. Ce motif ne correspond donc à aucun motif d'information puisqu'un tel motif requiert des polarités différentes pour les impulsions. Le fanion de début de trame se distingue donc aisément des autres motifs. Un avantage d'un tel fanion est de fournir un étalon de temps à l'étiquette, laquelle peut ainsi estimer la durée des intervalles de la zone temporelle de codage. Cet avantage est particulièrement utile dans le cas d'étiquettes asynchrones pourvues d'un oscillateur local indépendant de la fréquence de l'onde porteuse.

Quant au fanion de fin de trame, il peut être constitué par une seule impulsion, ce qui le distingue encore d'un motif d'information.

Dans toutes ces variantes, la première impulsion des fanions de début ou de fin de trame ou celle des motifs d'information est de préférence de polarité négative, la modulation réduisant alors l'amplitude de la porteuse. Mais on ne sortirait pas du cadre de l'invention en renversant toutes les polarités.

• la figure 1 illustre un motif relatif à un symbole d'information ;
• la figure 2 illustre une trame avec un fanion de début de trame, deux motifs d'information et un fanion de fin de trame ;
• la figure 3 montre une trame avec temps de garde ;
• la figure 4 montre une trame avec temps d'attente et temps de garde ;
• la figure 5 illustre un exemple de transaction avec entrelacement des messages.

On voit, sur la figure 1, un motif correspondant à un symbole d'information. La zone hachurée symbolise l'amplitude de la porteuse radioélectrique. Le motif représenté comprend une première impulsion I₁ de polarité négative, autrement dit avec un indice de modulation négatif et une seconde impulsion I₂, de polarité positive, autrement dit avec un indice de modulation positif. On rappelle qu'un indice de modulation est défini comme le rapport de la différence des niveaux de la porteuse à la somme des niveaux de cette porteuse. En désignant par A, B et C les trois amplitudes possibles pour la porteuse, avec A<B<C, on peut avoir, dans une modulation ternaire, deux indices de modulation, respectivement de polarité négative et positive :$${\text{m}}^{\text{-}}\text{= (B-A)/(A+B)}$$$${\text{m}}^{\text{+}}\text{= (C-B)/(C+B)}$$

A titre d'exemple, pour une fréquence de la porteuse f₀ = 13,56 MHz, on peut avoir m^- = m⁺ = 10%. Mais l'indice peut monter, par exemple, jusqu'à 50%.

Le motif représenté sur la figure 1 comprend une zone temporelle de codage Z divisée en N intervalles de durée T_c. Il y a donc N possibilités pour placer la seconde impulsion I₂. Si N = 2^M, où M est un entier, cela correspond à un symbole binaire à M bits. Pour M = 4, par exemple, on a N = 16 et des symboles à 4 bits.

La zone temporelle de codage Z est précédée de l'impulsion I₁ et la position, de I₂ par rapport à I₁, comptée en nombre de fois T_c, donne la valeur du symbole.

Le codage des informations peut être quelconque. On peut, par exemple, assigner à chaque position de I₂ un symbole binaire qui ne diffère du symbole correspondant à la position adjacente que par un bit, selon un codage dit de Gray. Mais tout autre codage est possible.

La période T_c, appelée aussi "chip", est de préférence égale à nT₀, si T₀ est la période de la porteuse, avec T₀ = 1/f₀. Par exemple, pour f₀ = 13,56 MHz, on peut prendre n = 128, d'où une durée T_c de 9,4 µs.

La durée totale du motif est notée T_m. Avec N=16 et T_c=9,4 µs, on a T_m=159,8 µs.

La figure 2 montre une trame comprenant deux motifs S₁, S₂ relatifs à deux symboles, un fanion de début de trame SOF ("Start of Frame") et un fanion de fin de trame EOF ("End of Frame"). Le fanion SOF est constitué d'une première impulsion I₁ de polarité négative et d'une seconde impulsion I₂ également de polarité négative. Cette combinaison de polarité viole la règle de codage de l'information (qui requiert des polarités opposées), de sorte que le motif SOF ne peut être confondu avec un motif d'information.

De préférence, dans le motif SOF, I₂ est placée le plus loin possible de I₁, c'est-à-dire en fin de zone temporelle, soit à une distance NT_c de I₁, pour améliorer la précision. Mais cette seconde impulsion I₂ peut être placée dans une unité de temps autre que la dernière, mais toujours dans la même unité pour pouvoir servir de base de temps.

Le fanion EOF ne comprend qu'une seule impulsion I₁, ce qui constitue encore une violation de la règle de codage et évite toute confusion avec un motif d'information ou un fanion SOF.

Dans la variante illustrée sur la figure 2, la durée totale du motif, soit T_m, est égale à (N+1)T_c. Cette durée peut être allongée par l'introduction de temps de garde et/ou de temps d'attente comme illustré sur les figures 3 et 4.

Sur la figure 3, tout d'abord, on voit que des temps de garde Tg sont ménagés juste après la première impulsion I₁ et après la seconde impulsion I₂. Ces temps de garde ne sont pas nécessairement égaux et peuvent prendre les valeurs K₁T_c pour le premier et K₂T_c pour le second, où K₁ et K₂ sont des entiers. Ces temps de garde allongent la durée du motif de la quantité (K₁+K₂)T_c=KT_c. On peut avoir, par exemple, K₁=K₂=1 et donc K=2.

Sur la figure 4, on note, en outre, la présence d'un temps d'attente T_a en fin de motif. Ce temps peut être égal à pT_c où p est un entier. Dans l'exemple illustré, la durée T_m d'un motif est alors (1+K₁+N+K₂+p)T_c.

Le temps d'attente T_a peut être réglé par le dispositif interrogateur sans aucune conséquence du côté de l'étiquette. Il n'est pas nécessaire de coder la valeur de ce temps dans un message envoyé au préalable.

Le dispositif interrogateur pourra calculer le temps d'attente selon les contraintes de l'application comme exposé ci-dessus. Typiquement, plus la distance de transmission est faible, plus la puissance du champ d'émission nécessaire pour téléalimenter l'étiquette est faible. Ceci réduit l'écart que le dispositif interrogateur doit maintenir entre l'amplitude de la porteuse et les bandes latérales liées à la transmission. La puissance des bandes latérales du spectre de transmission peuvent être alors plus importantes relativement à la puissance de la porteuse, le temps d'attente peut être ainsi réduit.

Ce temps d'attente pourra aussi être modifié selon le contenu du message du dispositif interrogateur ou selon la longueur du message de réponse de l'étiquette : d'une part, pour ajouter un aléa dans le cas d'une transmission d'un nombre important de codes identiques successifs, afin d'éviter l'apparition de raies dans le spectre de transmission ; d'autre part, pour gérer au mieux l'entrelacement des messages envoyés par l'interrogateur avec ceux renvoyés par l'étiquette.

S'agissant du débit d'informations binaires, on peut donner, à titre d'exemple non limitatif, les valeurs suivantes, pour N=16, K=2 et T_c=9,4 µs :

• pour T_a=0(T_m=178 µs) : débit maximum: 22,4 kbits/s ;
• pour T_a=1,94 ms (T_m=2,12 ms) : débit nominal 1,89 kbits/s.

Un exemple de transaction avec entrelacement des messages provenant du dispositif interrogateur et des messages provenant des étiquettes est illustré sur la figure 5. Cet exemple correspond à un algorithme d'identification bit à bit dans lequel le dispositif interrogateur envoie un signal noté DEB-SEQ, qui ouvre une séquence d'identification, les étiquettes émettant en retour un signal noté "BIP" si le bit de rang n est un "1" et n'émettant rien si le bit de rang n est un "O". Le dispositif interrogateur répond aux étiquettes par un message traduisant ce qu'il a reçu, c'est-à-dire soit Lectl s'il a reçu un BIP, soit Lect0 s'il n'a rien reçu. Les étiquettes qui possèdent un bit identique à ce que le dispositif interrogateur a lu poursuivent le processus avec le bit suivant et ainsi de suite jusqu'au dernier bit du code d'identification de l'étiquette.